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Tipo: Dissertação
Título: Evolução de bolhas de ar em misturas de glicerol/água pelo amadurecimento de Ostwald
Evolution of air bubbles in glycerol/water mixtures by Ostwald ripening
Autor(es): Rocha, César Melo da
Abstract: O amadurecimento de Ostwald é um processo de crescimento controlado por difusão onde partículas maiores crescem em detrimento da diminuição, e eventualmente do desaparecimento, de partículas menores. Nesse processo ocorre o aumento do raio médio e a diminuição do número total de partículas. A descrição teórica desse fenômeno é dada pela teoria LSW, que descreve o crescimento de partículas em soluções sólidas supersaturadas. Há um grande número de trabalhos teóricos e experimentais sobre o amadurecimento de Ostwald, todavia existe uma carência de trabalhos experimentais com bolhas de gás em escala macroscópica (10-100μm). Com isso, fica evidente a necessidade de realizar um estudo experimental preciso da atuação do amadurecimento de Ostwald em bolhas de gás em líquido. Os resultados foram obtidos a partir do processamento de imagens geradas por videomicroscopia óptica. É apresentado os resultados da evolução temporal do raio médio das bolhas R(t), do número de bolhas N (t), da fração volumétrica ocupado pelas bolhas φ(t) e das distribuições de tamanhos f (R, t) para três frentes de experimento com bolhas de gás em um fluido: fluido em repouso, fluido sob fluxo macroscópico e fluido em repouso com adição de surfactante. Confrontando os resultados com as previsões teóricas verificou-se que o raio médio pode, em algumas condições, se comportar de acordo com a lei de crescimento segundo a teoria LSW (R ∼ t1/3 ), mas que na maioria dos casos a evolução é a mais lenta do que o previsto. O número de bolhas N(t) decai mais devagar do que o previsto pela teoria (N (t) ∼ t-¹). Há uma discussão sobre o sistema estar em um regime transiente, migrando para o regime de validade dos modelos teóricos, e sobre a teoria LSW não ser suficiente para descrever um sistema real de bolhas de gás. Todas as etapas foram realizadas no Laboratório de Microfluídica e Fluidos Complexos, coordenado pelo professor Alvaro Vianna N. C. Teixeira, utilizando-se dos recursos do mesmo e do Departamento de Física da UFV, como programas apropriado para processamento de imagens, microscópio óptico, câmera integrada ao computador, mesa de deslocamento dentre outros.
Ostwald ripening is a diffusion-controlled growth process where larger particles grow at the expense of the shrinking, and eventual disappearance, of smaller particles. In this process the mean radius increases and the total number of particles decreases. The theoretical description of this phenomenon is given by the LSW theory, which describes the growth of particles in supersaturated solid solutions. There is a large number of theoretical and experimental works about the of Ostwald ripening, however there is a lack of experimental works with gas bubbles on a macroscopic scale (10-100μm). Thus, it is evident the need to carry out a precise experimental study of the performance of Ostwald ripening of gas bubbles in liquid. The results were obtained by image processing generated by optical videomicroscopy. It is shown the results of the temporal ̄ evolution of the average bubble radius R(t), the number of bubbles N (t), the volume fraction occupied by the bubbles φ(t) and the size distributions f (R, t) for three types of experiment with gas bubbles in a fluid: resting fluid, fluid under macroscopic flow and resting fluid with addition of surfactant. Comparing the results with the theoretical predictions, it has been found that the average radius can, under some conditions, behave according to the growth law predicted ̄ ∼ t 1/3 ), but that in most cases the evolution is slower than expected. by the LSW theory ( R The number of bubbles N (t) decreases more slowly than predicted by the theory (N (t) ∼ t −1 ). There is a discussion about the system being in a transient regime, migrating to the validity regime of the theoretical models, and about the LSW theory not being enough to describe a real system of gas bubbles. All steps were carried out in the Microfluidics and Complex Fluids Laboratory, led by professor Alvaro Vianna N.C. Teixeira, using either the resources or those of and the Department of Physics at UFV, as appropriate softwares for image processing, optical microscope, integrated camera to computer, displacement table etc.
Palavras-chave: Ostwald, Amadurecimento de
Bolhas (Física)
Crescimento dos cristais
CNPq: Física da Matéria Condensada
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Mestre em Física Aplicada
Citação: ROCHA, César Melo da. Evolução de bolhas de ar em misturas de glicerol/água pelo amadurecimento de Ostwald. 2018. 85 f. Dissertação (Mestrado em Física Aplicada) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/20597
Data do documento: 16-Abr-2018
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